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精矿粉成球的机理

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精矿粉成球的机理

发布日期:2019-09-11 作者: 点击:

球团矿靠滚动成型。被水润湿的精矿粉在滚动过程中靠机械力和毛细管作用成为球性,精矿粉价格细微的颗粒之间靠毛细管作用力、分子引力、摩擦力等使生球具有一定的强度。

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        一、水在矿粉中的形态及作用


        干燥的矿粉颗粒一般都具有亲水性。在颗粒表面分子力和电场的作用下,水分子被吸附于其表面,由于水分子具有偶极性,所以它的排列有一定秩序。吸附水层的厚度极小,一般只有几个水分子的厚度。它与颗粒的亲水性和周围介质中水蒸气的分压有关,虽然电分子力的作用半径很小,但作用力极大,例如吸附在固体颗粒表面的第一层水分子,其作用力相当于10000大气压(98066.5× 104帕)。因此被吸附的多层水分子,牢固地附着在颗粒表面,吸附水的性质已与一般水不同,例如它不能自由流动,密度大于1.0,冰点远低于0度等。当相对湿度达到100%时,吸附水量达到最大值,称为最大吸附水。一般颗粒只含吸附水时,仍然为散砂状,不能结合成团,除非粒度极细(1微米左右)的物料。

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        颗粒表面达到最大吸附水后,还有未被平衡的分子引力,于是在吸附水外,又形成了一层薄膜水,薄膜水与颗粒表面的结合力比吸附水弱,其内层靠近吸附水的一层受颗粒的作用力较强,称之强结合水。强结合水虽然不及吸附水与颗粒结合之紧密,但是也相当牢固,例如在大于重力加速度70000倍的离心力作用下也不能将它排除。它可以从一个颗粒的表面,向另一个的表面迁移,不受重力的影响。强结合水的冰点也在0度以下。


        矿石颗粒所持有的吸附水与强结合水之和叫做最大分子水。最大分子水可以使粉料成型,但仍不具有塑性。


        薄膜水的外层叫做弱结合水。它更接近于自由水,矿粉具有弱结合水后,可以在外力作用下发生塑性变形。


        吸附水和薄膜水可视为矿粉颗粒的外壳,在外力作用下,它随颗粒一同移动,并使颗粒彼此结合起来。因此矿粉开始滚动成球,并且具有一定的强度。


        当矿粉被水润湿超过薄膜水时,在颗粒之间出现了毛细水,开始出现的叫做触点态毛细水,它使颗粒连系起来。继续增加水,以及毛细水表面张力或外力作用,使颗粒靠拢,于是在它们之间形成了蜂窝状毛细水,这时毛细水在颗粒之间开始连接起来,可以迁移。进一步润湿,则出现了饱和毛细水,这时达到了最大毛细水含量。


        精矿粉成球,毛细水起主导作用,最适宜的含水量介于触点态和蜂窝状毛细水之间。精矿粉成球速度决定于毛细水的迁移速度。亲水性强的物料,可使毛细水迁移速度加快。


        二、精矿粉的成球


        颗粒极细的精矿粉,被水润湿到合适的程度,在外力的作用下,会聚集成为一定大小的球。成球过程大致可分为三个步骤:


        精矿粉成核是成球的第一步。矿粉颗粒被水润湿,首先在其表面形成薄膜水;若进一步润湿,并且被润湿的颗粒有机会相接触,在触点处形成毛细水,靠毛细管的作用力,使两个或较多的颗粒连系起来,形成小球;继续增加水,以并在机械力的作用下,小球内部颗粒重新排列,进一步密集,形成比较坚实稳定的小球,一般称之为母球。母球的形成过程,即精矿粉的成核过程。母球仍然是多孔的,它内部包含有固体、液体和气体三个相,它的稳定性取决于矿粉的粒度和粒度组成,以及颗粒的形状和亲水性。


        生球长大,是成球的第二步。母球在滚动过程中,彼此碰撞,使得内部颗粒之间毛细管形状发生变化,颗粒排列密集,毛细管收缩,蜂窝状毛细水变为饱和毛细水,一部分水被挤到母球表面上来,这时母球可以以三种机理长大。母球水分较高,而且塑性较好,它们互相结合在一起,使生球迅速长大,被称做聚结机理;在工业生产中如果将一大批湿料倾入造球机中,或者精矿粉粒度极细,亲水性极强,母球多靠聚结机理长大,在生产中将湿料均匀不断地加进造球机,表面含水较高的母球,在滚动中遇到粉矿,便将矿粉粘在表层,小球互相碰撞,将新粘上的一层湿矿粉压紧,毛细管中的水,被挤到表面上来,又可粘结新的一层矿粉,如果水分不足,可以向小球表面洒水,如此反复,使母球长大,被称做成层机理;此外小球在造球机中运动,总有少数球由于强度不够,水分较低等原因,发生破损及开裂,产生的碎片,粘附在另一个球上,被称做磨剥转移机理。总之由细粒精矿到生成母球,再到具有一定尺寸的生球,其成长机理,不外以上三种。至于以哪一种机理为主,则取决于原料性质和造球工艺条件。


        当母球长大到要求的尺寸,应当停止补充加水润湿,使生球在造球机内滚动一定时间,由于相互碰撞的结果,使生球内部颗粒排列得更加紧密,为成球得第三步。生球滚动过程中机械力的作用会使内部颗粒发生选择性的按最大接触面排列,颗粒相互靠近,毛细管直径缩小,甚至可以达到颗粒表面薄膜水层相互连接。在这种情况下,颗粒之间的分子作用力,毛细管作用力以及摩擦阻力综合作用,使生球具有很高的机械强度。以上所述生球成长的三个步骤,在生产中实际同时发生于同一造球机中。


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